混浊苹果汁杀菌过程中褐变机理及控制的研究

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摘要：为了探讨混浊苹果汁杀菌过程中褐变的机理和控制，将几种可食用的化学添加剂在杀菌前加入混浊苹果汁，考察在杀菌过程中果汁的颜色变化和成分变化的关系。结果表明：混浊苹果汁杀菌中发生的非酶褐变主要是由酚类的氧化聚合而引起，Ｍａｉｌｌａｒｄ反应不显著。褐变可通过添加０．００６％ＶＣ（ｗ／ｗ）加以控制。关键词：混浊苹果汁；杀菌；非酶褐变；酚类物质；ＶＣ中图分类号：ＴＳ２７５．５文献标识码：Ａ

［收稿日期］２００６－０６－２２

［作者简介］赵光远

（１９７３－），男，博士，副教授。研究方向：农产品深加工及食品生物技术。混浊苹果汁杀菌过程中

褐变机理及控制的研究

赵光远１，李

娜２，王

璋３

（１郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州

４５０００２；

２漯河市食品工业学校，河南漯河４６２０００；

３江南大学食品学院，江苏无锡

２１４０３６

）０前言

目前混浊苹果汁加工过程中不同程度地存在三

大技术难题：色泽稳定性的保持、混浊稳定性的保

持、营养素的损耗。果汁的褐变主要包括发生在加工过程中的酶促褐变、非酶褐变及在随后储藏过程中的非酶褐变。能引起非酶褐变的主要反应有４种类型，

即Ｍａｉｌｌａｒｄ反应、焦糖化反应、抗坏血酸降

解及酚类化合物的氧化聚合［１］。由于不同果蔬汁所用原料、加工工艺及成分互不相同，

故４种非酶褐

变在不同果汁中存在的种类与程度各不相同［１，２］。

笔者在研究中发现混浊苹果汁在装瓶后杀菌的过程中果汁会有轻微褐变的发生。为得出较好的通蒸汽破碎的工艺参数，探讨果汁杀菌过程中褐变的

机理和控制，

减轻果汁杀菌过程中的褐变，

将几种

可食用的化学添加剂在杀菌前加入混浊苹果汁，

通

过考察果汁在杀菌过程中的颜色变化和成分变化的关系来探讨果汁杀菌过程中褐变的机理和控制。

１

试验材料及方法１．１

试验材料破碎打浆机，

自制。此设备可在通蒸汽条件下

将苹果在９０ｓ内打成浆并使浆温达到９５℃以上，

并设有冷却夹套和内置冷却盘管，可使９５℃的果

浆在６ｍｉｎ内降至４０℃以下，且此设备在升降温过

程中密封。此外，

此设备还备有内置温度计以便于

随时测量果浆温度；ＷＳＣ－Ｓ测色色差计，上海精密科学仪器有限公司；７２２型分光光度计，

上海精密科学仪器有限公司；ＬＸＪ－Ⅱ离心沉淀机，

上海

医疗器械厂。

ＶＣ和植酸、柠檬酸和六偏磷酸钠均为分析纯；

所用富士苹果果实成批购置，４℃保藏。

１．２试验方法

１．２．１

混浊苹果汁的制备

苹果（８ｋｇ）破碎的同时通蒸汽使苹果浆的温度在８０ｓ内由室温达到９５℃，然后通冷却水使果浆温度迅速冷却至３５℃以下，将果浆经三足离心机

离心，

过滤。得到的果汁再经ＬＸＪ－Ⅱ离心沉淀机

离心２０ｍｉｎ（３０００ｒ／ｍｉｎ），制得果汁产品，果汁的可溶

性固形物含量（ＳＳ）为１０．１°

Ｂｘ，ｐＨ为４．０。１．２．２混浊苹果汁的杀菌和储藏

将果汁分别加入不同量的ＶＣ和植酸、柠檬酸和

六偏磷酸钠（按质量分数添加，添加量为０．０１２％），装

瓶，

封盖后在１００℃沸水浴中杀菌１０ｍｉｎ，

取出逐

级冷却。测定果汁颜色和浊度后在４０℃避光储藏。

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３０ｄ后，取瓶顶部果汁测定浊度，

然后摇匀后测定

果汁颜色。

１．２．３

果汁颜色的测定［３］

取果汁进行测定。果汁颜色变化（!Ｅ）计算公

式见文献［４］，"Ｅ＝｛（Ｌｔ－Ｌ０）２＋（ａｔ－ａ０）２＋（ｂｔ－ｂ０）２｝１／２

，式中ｔ

为６０ｍｉｎ。#Ｅ越大则表示果汁颜色变化越大。

１．２．４还原型ＶＣ和总ＶＣ含量的测定［５］１．２．５

果汁中总酚含量的测定

苹果中总酚的提取按文献［６］并稍做改动。取

１０ｇ果浆或１０ｍｌ摇匀的果汁溶于甲醇中，然后用

８０％乙醇定容至５０ｍｌ，过滤，

取滤液按文献［７］测

定总酚。

１．２．６总糖及还原糖含量的测定［８］取１ｍｌ果汁，

加入１００ｍｌ的容量瓶中，

加入

５ｍｌ２０％（质量分数）的中性醋酸铅溶液，摇匀。静置１５ｍｉｎ后，

加入５ｍｌ１０％的硫酸钠溶液，

用去离

子水定容至１００ｍｌ。过滤，取１ｍｌ滤液用ＤＮＳ法［９］

测定还原糖含量；另取２５ｍｌ滤液加入到５０ｍｌ的容

量瓶中，

再加入２．５ｍｌ６ｍｏｌ／Ｌ的盐酸，

在６８￣７０℃水浴中放置１５ｍｉｎ，取出立即流水冷却，

用６ｍｏｌ／Ｌ

的氢氧化钠中和，

然后定容至１００ｍｌ。取１ｍｌ用

ＤＮＳ法测定总糖含量。总糖含量与还原糖含量之差为蔗糖含量。

２

结果与讨论

２．１混浊苹果汁杀菌过程中的褐变及其机理的探

讨

由表１可知，

不含添加剂的果汁在杀菌前的Ｌ

值、ａ值和ｂ值分别为３０．４４、－４．０３和８．３６，

杀菌

后变为２９．０５、－２．９０和７．１７。这表明果汁颜色发生了劣变，

亮度降低，

颜色变红变黄，

果汁的颜色

变化（$Ｅ）在所有样品中最高（２．１５０６）。

当往果汁中添加了不同量的ＶＣ和０．０１２％

（质量分数）的柠檬酸、植酸和六偏磷酸钠后，再在

同样的条件下杀菌，果汁的颜色变化的指标（%Ｅ）

都小于空白，

表明非酶褐变较空白都有不同程度的

改善。根据表１最后一栏的&Ｅ的大小顺序，

不难

发现添加剂的防褐变的能力为１／２ＶＣ＞ＶＣ＞１／４

ＶＣ＞六偏磷酸钠＞植酸＞柠檬酸。可见ＶＣ是较好的防褐变剂。

对于添加ＶＣ和１／２ＶＣ的果汁，

它们杀菌后的

Ｌ值

（３０．７９、３０．５７）大于杀菌前空白的Ｌ值（３０．４４），杀菌后的ａ值（－４．０９、－４．０５）小于杀菌前空白的ａ值（－４．０３）。这表明添加０．００６０％的ＶＣ有效地防止了果汁在杀菌中的褐变，而添加量增加到０．０１２％

时还有轻微的漂白作用。

由于果汁中ＰＰＯ已表现为无活力（结果未列出），果汁的颜色变化应为非酶褐变。非酶褐变包括酚类物质的氧化聚合、Ｍａｉｌｌａｒｄ反应、焦糖化反应、抗

坏血酸降解［１］。

为了辨明果汁在杀菌中发生的是何种非酶褐变，我们利用数学方法，

分别考察了添加不同试剂

后，

果汁中的颜色变化（’Ｅ）与果汁中成分（可能参

与褐变的成分）含量变化的相关系数（Ｒ２），见表２￣

表４。

表１

添加物对果汁杀菌中颜色变化的影响

添加剂

颜

色

杀菌前后颜

色变化（ΔＥ）

Ｌａｂ１／２ＶＣ３０．５７－４．０５７．９３０．４４９７ＶＣ３０．７９－４．０９７．９９０．５１２８１／４ＶＣ

３０．１１－３．９７７．５８０．８４３２六偏磷酸钠

３０．１７－３．４０７．２０１．３４２７植酸３０．０１－３．２０７．００１．６５０３柠檬酸２９．４１－２．８３７．２４１．９３７９空白（杀菌后）２９．０５－２．９０７．１７２．１５０６

空白（杀菌前）

３０．４４

－４．０３

８．３６

注１

表中ＶＣ表示添加量为０．０１２％（质量分数）。１／２ＶＣ表示

添加量减半，１／４ＶＣ表示添加量再减半；

２下同不加说明表示为杀菌后的数据。

由表２可知，还原型ＶＣ、总ＶＣ的变化量与颜色变化（!Ｅ）

的相关系数（Ｒ２）

分别为０．８２９、０．８４４９，但为反相关。也就是说，

果汁中还原型

ＶＣ、总ＶＣ消耗得越多，果汁褐变越轻。这充分

表明果汁褐变不是由ＶＣ降解所引起，相反，

ＶＣ

的降解可保护某种物质免遭降解从而减轻果汁的褐

变。Ｅ数据见表２。

表２

果汁杀菌中颜色变化与ＶＣ含量变化的关系

添加剂

还原型ＶＣ（ｍｇ／ｍｌ）

总ＶＣ（ｍｇ／ｍｌ）

杀菌前杀菌后变化量杀菌后杀菌前变化量

ＶＣ０．０５８００．１２３４０．０６４９０．１４８００．１５９００．０１１０１／２ＶＣ０．０１４６０．０６５７０．０５１１０．０８４５０．０９５７０．０１１２１／４ＶＣ

０．００３４０．０３６９０．０３３５０．０５３８０．０６２９０．００９０

柠檬酸０．００２００．００３８０．００１８０．０３１５０．０３４００．００２５植酸０．００２２０．００３８０．００１６０．０３２００．０３４００．００２０六偏磷酸钠０．００２３０．００３８０．００１５０．０３２１０．０３４００．００１９不加任何（空白）０．００２２０．００３８０．００１６０．０３１８０．０３４００．００２２与ΔＥ相关性

（Ｒ２）ｙ＝－０．０３６ｘ＋０．０６８５

Ｒ２＝０．８２９ｙ＝－０．００６ｘ＋０．０１３３

Ｒ２＝０．８４４９

由表３可知，果汁杀菌中颜色变化与总酚含量

变化的相关方程为：ｙ＝９．７９９８ｘ＋７．９８６７，相关系数

（Ｒ２）为０．９０９３。表明果汁杀菌中颜色变化与总酚含量变化的相关性较好，

总酚含量减少越多，

果汁颜

色褐变越严重。据此初步断定非酶褐变主要由酚类的氧化聚合引起。

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